JPS63319219A

JPS63319219A - 結晶化ガラス焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPS63319219A
Application number: JP15517087A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Mizuno; 治幸水野; Tatsuya Nagata; 達也永田; Yasushi Shimizu; 泰清水; Isozou Kubota; 久保田　五十蔵
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1987-06-22
Filing date: 1987-06-22
Publication date: 1988-12-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は結晶化ガラス焼結体の製造方法に係り、特に、
粉末焼結法により工業的有利に結晶化ガラスを製造する
方法に関する。

［従来の技術］従来、ガラス製品は、調製された原料を１５００℃以上
の高温で熔融し、熟成清澄させた後、１２００℃付近の
作業温度域でフロート、ロールアウト、プレス、吹成等
の各種成形法を用いて所望形状に成形し、次いで、８０
０℃付近で再加熱除歪して製造されている。結晶化ガラ
ス製品を得る場合には、更に適当な温度域で加熱処理し
て製品としている。

このようなガラスの高温熔融による方法では、製造設備
が大規模である、１５００℃以上の高温処理を要する、
多孔質材料とするのが困難である、加工性、加飾性が低
い等の問題点がある。

これに対し、近年、ガラス粉末を熔融せず軟化状態にお
いて型内で成形して焼結させる粉末焼結法が提案された
。粉末焼結法によれば、■　製造設備の規模は小さくて
良い。

■　焼結温度は７００℃〜１０００℃と比較的低温で良
い。

■　焼結度合を変えることにより、多孔質材料を得るこ
ともできる。

■　精密成形品を成形することができ、加工性、加飾性
にも優れる。

等の効果が奏され、各種ガラス製品を効率的に製造する
ことができる。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、従来提案されているガラス粉末焼結法は
、いずれも非晶質ガラスについてであり、結晶化ガラス
粉を用いる粉末焼結法については開発がなされていない
。

即ち、結晶化ガラスは一般には明確な軟化点を示さず、
軟化及び焼結が極めて難しい。このため、従来において
は、粉末焼結法により結晶化ガラス製品を製造する技術
が提案されていないのである。

一方、例えばＬｉ２Ｏ含有系結晶化ガラスは、低熱膨張
性で、耐熱衝撃性が高く、高強度であることから、各種
分野で極めて有用とされており、粉末焼結法により結晶
化ガラス製品を製造する技術の出現が望まれている。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記実情に鑑み、粉末焼結法により結晶化ガ
ラスを工業的有利に製造する方法を提供するべくなされ
たものであって、融点降下成分を含み、軟化点が結晶化
温度よりも低く、熱処理により結晶を析出させる結晶化
ガラス用粉末を成形し、加熱して焼結及び結晶化させる
工程を有することを特徴とする結晶化ガラス焼結体の製
造方法、を要旨とするものである。

即ち、従来の結晶化ガラスにおいては、その成分中に鉛
、亜鉛等の融点降下成分は通常音まれていない。このた
め、従来の結晶化ガラスは明確な軟化点を示さないので
あるが、本発明者らは、結晶化ガラスを成形し、これを
軟化させて焼結する方法について鋭意検討を重ねた結果
、融点降下成分を含み、軟化点が結晶化温度よりも低く
、熱処理により結晶を析出させる結晶化ガラス用粉末を
用いることにより、焼結及び結晶化を同時に行なわしめ
、結晶化ガラスを工業的有利に製造することができるこ
とを見出し、本発明を完成させた。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の方法において、焼結用原料として用いる結晶化
ガラス粉末は、次の■〜■を満足するものである。

■　融点降下成分を含む。

■　軟化点が結晶化温度よりも低い。

■　熱処理により結晶を析出させる。

本発明において、融点降下成分を含む結晶化ガーｙス粉
末は５ｉＯｐ、Ａｊ２ａＯｓ、Ｌｉ２Ｏを主成分として
含むのが好ましい。この場合の融点降下成分としては、
具体的にはＢａＯ１ＺｎＯが挙げられる。融点降下成分
は１種を単独で用いても、２種を併用して用いても良い
。この組成の融点降下成分の好適な配合量は、全ガラス
重量の５〜３０重量％である。また、この組成を有する
結晶化ガラス粉末は、必要に応じてＰ２０５、ＴｉＯ２
、ＺｒＯ２等の形成剤をその成分中に含有していても良
い。

このような本発明に係る結晶化ガラス粉末の成分組成は
、好ましくは、以下に示すようなものであることが望ま
しい。

Ｓｉｏ２　：５０〜７０重量％ＡＩＬ２０３：　１０〜２５重量％Ｌｉ２ｏ　：３〜１５重量％ＢａＯ：２〜１５重量％Ｚｎｏ　　：３〜２０重量％Ｐ２Ｏ５：０〜５重量％ＴｉＯ２：０〜３重量％ＺｒＯ２：０〜４重量％即ち、上記組成の結晶化ガラスであれば、前述の■及び
■の条件を十分に満足すると共に、容易に結晶化及び焼
結させることができる。

もちろん上記組成は一例であり、本発明はＭｇＯ，Ｃａ
Ｏ１ＺｎＯ等を主成分として含む組成の結晶化ガラスに
も適用できる。

結晶化ガラス用粉末は、常法に従って、例えば、原料ガ
ラスを高温熔融して急冷し、粉砕する方法等により容易
に調製することができる。本発明においては、粉末加圧
成形の場合には原料粉末をスプレードライにより顆粒状
としておくのが好ましい。スプレードライ処理により、
原料粉末の成形性を向上させることができる。

本発明において、原料ガラス粉末の成形は、常法により
型内で加圧成形することにより行なう。

また、得られた成形体は、原料ガラスの結晶化温度以上
の温度で加熱して、結晶化及び焼結を併行して行なわし
める。この場合、加熱温度は、得られる製品の要求特性
等に応じても異なるが、特に原料ガラスの結晶化温度よ
りも１００〜３００℃程度高い温度とするのが好ましく
、一般には７００〜１１００℃、特に８００〜１０００
℃程度とされる。

［作用］本発明で焼結原料として用いる結晶化ガラス粉末は、軟
化点が結晶化温度よりも低く、熱処理により結晶を析出
させるものであるので、加熱により軟化、焼結及び結晶
化を併行して行なわしめることができ、しかも、熱処理
により結晶化ガラスを得ることができる。

また、上記に示した好適な原料ガラス組成は、Ｓ　ｉ　
Ｏ２Ａ　１１２０３Ｌ　ｉ　２０系ガラスであって、融
点降下成分を含むため、この融点降下成分の存在により
、 ■　原料ガラス粉末の調製にあた？て、ガラス原料を熔
解する際の熔解温度が低く、ガラス粉末の調製が容易と
なる。

■　焼結温度が低く、焼結が容易となる。

等の効果が奏され、製造効率、作業性が向上し、低コス
ト化が図れる。

［実施例］以下、実験例及び実施例について説明する。

実験例１第１表に示す組成のガラスのうちＬ１〜Ｌ８のガラスに
ついて、それぞれの熔融温度を調べた。

結果を第１表に示す。

また、未熔融のＬｌを除いた７種について、示差熱分析
（ＤＴＡ　：　１０℃／ｍ１ｎ）を行ない、軟化点、結
晶化ピーク等を調べた。

結果を第１図（ａ）〜（ｈ）に示す。

第１図（ａ）〜（ｈ）より次のことが明らかである。即
ち、ＢａＯ１ＺｎＯの融点降下成分を含む５ｌｏ２−Ａ
Ｉ１２０３　Ｌｉ２Ｏ組成系、即ち、Ｌ３〜Ｌ８では、
軟化点が結晶化温度よりも低くなっている。一方、融点
降下成分を含まないＬＡＳ、６やＬ２はそれほど明確な
軟化点を示さない。

実験例２それぞれの結晶化温度で熱処理した、第１表のし２〜Ｌ
８の組成の結晶化ガラス粉末をＸ線回折（ＸＲＤ：４０
ｋＶ、３０ｍＡ、２０００ｃｐｓ、０．５ｓｅｃ）に供
し、初晶を同定した。

結果を第２図に示す。

第２図より明らかなように、初晶はβ−スボジュメンと
ＬＡＳｓ　　（β−クォーツ固溶体）の２通りに分類さ
れた。

実施例１第１表のＬ５及びＬ８のガラスにより、各々焼結体を製
造した。

即ち、まず、所定の組成に調合した原料を坩堝に入れ、
１４００℃で熔融した。これを急冷水砕してガラスフリ
ットを得た。このフリットと３％ＰＶＡ　（ポリビニル
アルコール）及び適量の水とをボールミルに入れ、混合
粉砕し、スラリーとした。得られたスラリーをスプレー
ドライヤに供してガラス粉末のスプレー顆粒を得た。

次いでこのガラス顆粒をプレス成形機に供し、成形圧１
００１００Ｏ／ｃｒｎ’にて１００ｍｍ角の平板を成形
した。

得られた成形体を８００〜１１５０℃の間で、加熱温度
を変えて焼結した。その結果、いずれの温度によっても
焼結と同時に結晶化が起こり、低熱膨張性の結晶化ガラ
ス焼結体が得られた。

実験例３実施例１において、焼成温度を変えて得られた各焼結体
を、Ｘ線解析計（４０ｋＶ、３０ｍＡ）に供し、結晶相
の変化を起こす温度を同定した。

結果を第３図（ａ）、（ｂ）に示す。

第３図（ａ）、（ｂ）より、Ｌ５、Ｌ８組成は共に８０
０〜８５０℃で結晶相が変化することが明らかである。

実験例４実施例１において、焼成温度を変えて得られた各焼結体
について、吸水率を測定し、焼成温度と焼き締まりの関
係を調べた。

結果を第４図に示す。

実験例５実施例１において、焼成温度を変えて得られた各焼結体
について、各々、熱膨張係数α及び特性点を調べ、結果
を第５図及び第２表に示した。

第２表第５図及び第２表より、本発明で得られる結晶化ガラス
は、低熱膨張性であることが明らかである。

実験例６実施例１において、焼成温度を変えて得られた各焼結体
について、曲げ強度を測定し、焼成温度と強度の関係を
調べた。

結果を第６図に示す。

第６図より、曲げ強度は焼結体の焼結度合に相関してい
ることが明らかである。

［発明の効果コ以上詳述した通り、本発明の結晶化ガラスの製造方法で
は、結晶化ガラス焼結体を粉末焼結法により効率的に製
造することができる。

従って、比較的低い処理温度及び比較的小規模の製造設
備で、様々な品質、形状の結晶化ガラスを容易に製造す
ることができ、作業性、生産性、製造コストを著しく改
善することができる。

本発明で製造される結晶化ガラスは、加飾を要する場合
には、更に施釉工程を経て再焼成することにより意匠性
を向上させることができ、加飾性に優れる。また加工も
容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈ）は実験例１で得られた示差熱分析
結果を示すグラフ、第２図は実験例２で得られたＸ線回
折結果を示すグラフ、第３図（ａ）、（ｂ）は実験例３
で得られたＸ線回折結果を示すグラフ、第４図は実験例
４で得られた吸水率の測定結果を示すグラフ、第５図は
実験例５で得られた熱膨張率の測定結果を示すグラフ、
第６図は実験例６で得られた曲げ強度の測定結果を示す
グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）融点降下成分を含み、軟化点が結晶化温度よりも
低く、熱処理により結晶を析出させる結晶化ガラス用粉
末を成形し、加熱して焼結及び結晶化させる工程を有す
ることを特徴とする結晶化ガラス焼結体の製造方法。
（２）結晶化ガラス用粉末はＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿
３及びＬｉ＿２Ｏを主成分として含むことを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（３）融点降下成分がＢａＯ及び／又はＺｎＯであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。